英国
一、动因
1.政府低碳经济战略对电力发展提出了新的碳减排要求
2003年英国发表了《我们未来的能源——创建低碳经济》白皮书,首次正式提出“低碳经济”概念,宣布到2050年从根本上把英国变成一个低碳经济国家。2009年7月15日,英国能源与气候变化部(Department of Energy & Climate Change,DECC)在《英国低碳转型计划》中提出了到2020电力行业及重工业的碳排放量在2008年的基础上减少22%、到2050年电力行业将全部去碳化的目标 。
2. 火电装机比例大,碳减排压力大
英国作为欧洲第四大电力消耗国,当今全英四分之三的电能来自煤炭和天然气发电,2007年英国由电厂产生的CO2曾高达英国总排放量的32%。电力行业碳减排压力非常大,必须改变当前的电力生产方式、传输方式、消费方式才能实现碳减排目标。
3. 可再生能源发展潜力大
英国有着海岛国家的自然优势,其风能资源约占整个欧洲的40%,而且苏格兰地区拥有丰富的潮汐能和波浪能资源。此外,英国现有8万多个太阳能热水系统及数千个离网型太阳能光伏发电系统,在光伏发电材料研发领域居世界领先水平。DECC最近发布的统计数据显示,英国可再生能源发电比例已从1988年的1.81%上升到了2008年的5.54%,2008年英国能源产业占全国GDP的比重已达4.8%,该产业投资已占其国内总投资的7.1% 。
4. 各行业碳减排措施增加了电力需求的不确定性
当前在英国,各行各业都在为实现碳减排目标而进行变革。如:目前建筑取暖和热水主要采用天然气加热,随着低碳电力的推进可能会转为采用更加环保节能的地热或空气源热泵等电加热方式;《低碳交通计划》指出未来10年英国国内交通运输行业碳排量要在2008年的基础上减排14%,英国运输部据此制定了低碳运输创新战略,出台政策支持推广清洁新能源汽车、电动货车、超低碳交通运输工具等。因此,电力需求面临更大的不确定性,英国电力也需要采用更智能、更灵活的用电管理方式。
二、 远景与目标
电力网战略小组(Electricity Networks Strategy Group, ENSG)在DECC(Department of Energy and Climate Change )和Ofgem(Office of Gas and Electricity Markets)组织下,于2009年形成了对英国智能电网远景的描述。未来英国的智能电网将是具有高可靠性和质量的电能,接入低碳或无碳发电设备,利用需求侧管理技术,通过税收和新产品鼓励用户减少能源消耗和碳排放,让整个电力系统运行在碳排放和成本最优点,提高整个电网的可视性。
三、战略框架的制订
英国由DECC作为政府的主要负责部门,联合燃气和电力市场办公室(ofgem)一起负责智能电网的研究和实施。英国能源与气候变化部指出在2009年12月发布的《智能电网:机遇》文件中,明确指出智能电网是英国向低碳经济转变的关键部分。
由DECC和ofgem联合领导的电网战略工作组(ENSG)制定智能电网的发展战略和未来规划,ENSG在2009年7月新成立了智能电网工作组。电力网战略小组(Electricity Networks Strategy Group, ENSG)在DECC(Department of Energy and Climate Change) and)和Ofgem(Office of Gas and Electricity Markets)组织下,于2009年形成了对英国智能电网远景的描述。
四、发展路线
英国智能电网的路线图还没有完成。ENSG将在2010年早期出版英国的路线图,路线图将会包含政治、管理、市场和工业结构、投资和用户管理等方面。虽然正式的路线图还没有出版,但是英国已经在很多方面向智能电网发展。 最大限度利用低碳能源,促进电源结构调整 智能电网技术强调在发电侧最大限度地采用低碳能源发电,包括波浪发电、潮汐发电,重视发展风能、核能以及在化石燃料发电过程中采用碳捕捉技术。由英国电网战略工作组(Electricity Networks Strategy Group, ENSG)依据英国2050减排目标,对2020、2030年装机比例进行了“Gone Green”情景模拟,结果如图2:
1、改造输电网
由于风能及其他可再生电能出力的随机性、波动性,智能电网将协调低碳能源与需求侧管理以保持电力供需基本平衡。ENSG提出了至2020年的电网改造计划加强苏格兰西北部电网、提高英国南部至中间带的输电能力。ENSG计划新架多条HVDC线路将离岸风电厂电能输入大陆架,并对英国伦敦、威尔士、东海岸及西南部电网薄弱环节进行升级改造。输电公司计划在2020年之前投资47亿英镑进行输电网扩展与重构。另外,英国电网还将与北欧电网互连,必要时可以输入北欧电能,从更大的范围内保证稳定的电力供应。
2、智能电表(Smart Metering)研发与推广
依据《英国低碳转型计划》,从现在到2020年,英国每年碳排放量减少的15%来自家庭节能及小规模可持续能源项目,而智能电表的投入运用将起到关键的作用。智能电表需要给用户提供准确的电费信息及快捷易用的用电转换方式。英国政府将投资86亿英镑用于智能表替换4700万块天然气表、电表,预期将会在未来的20年间获得147亿英镑的收益。
3、研究需方响应机制,促进用户参与
智能电网技术中涉及大量电网与电力用户的交互式操作,电网与用户的交互程度取决于电力用户的选择,最终是否从被动的消费者变为能源提供者也取决于电力用户。对电力运营商来说,需要确保电网安全,需要保护电力用户的用电隐私,与用户达成用电协议并保障电力用户的利益才能吸引电力用户的积极参与,英国也正在研发需求响应机制、用户激励机制。
3.5 激励措施
英国的电力和燃气市场管理办公室(ofgem)宣布将在今后五年投资5亿英镑建设4个“智能城市”。目前已经开始了前期的项目申报工作。
英国政府从国家战略高度出发,2009年出台《计划和文件》,为智能电网发展铺就了政策空间。2005年至2009年间英国政府向智能电网建设注入了大约8亿英镑,仅2009年上半年就投入了6000万英镑。
由英国政府和企业共同资助的英国能源需求研究项目(Energy Demand Research Project,EDRP)计划投入2000万英镑在50000户家庭安装智能电表,还计划研究如何通过多种交互机制、如何以更好的能源消费信息更好地引导电力用户与电网交互操作。2006年成立的能源技术研究院目前正在进行能源储存与分布式项目研发。
英国的注册动力区(Registered Power Zone)为英国国家电网(National Grid)的一个区域,用来进行电力新技术的研究、开发和试点以及配电网与主网的传输试验,目前也正在以不增加输电走廊的前提下为吸纳大规模低碳能源进行动态线路评估技术(Dynamic Line Rating)和主动网络管理技术(Active Network Management)研究。英国的天然气和电力市场办公室Ofgem(Office of Gas and Electricity Market)也计划从2010年4月起利用五年时间投入5亿英镑创建4个智能电网城市进行大规模试点。